A good notation has subtlety and suggestiveness which at times makes it almost seem like a live teacher.
A good notation has subtlety and suggestiveness which at times makes it almost seem like a live teacher.
Les étudiants qui découvrent le langage, mes collègues enseignants qui cherchent un document de cours et d’exercice accessible, et … moi-même (pour organiser mes notes diverses)!
Si vous appartenez à l’une de ces catégories, ce livre n’est pas pour vous :
Ce document est la compilation de plusieurs années d’enseignement de SysML depuis 2007, que ce soit :
Vous trouverez en référence (cf. Bibiliographie) les ouvrages et autres documents utilisés.
Ce document a été réalisé de manière à être lu de préférence dans sa version électronique (au format PDF), ce qui permet de naviguer entre les références et les renvois interactivement, de consulter directement les documents référencés par une URL, etc.
|
|
Si vous lisez la version papier de ce document, ces liens clickables ne vous servent à rien, et c’est votre punition pour avoir utilisé du papier au lieu du support électronique! |
J’ai utilisé un certain nombre de conventions personnelles pour rendre ce document le plus agréable à lire et le plus utile possible, grâce notamment à la puissance d’AsciiDoc :
Dernière MAJ : 06/11/2012 - 23:18:17 CET
Document généré par Jean-Michel Bruel via AsciiDoc (version 8.6.8) de Stuart Rackham.
La version présentation a été générée en utilisant W3C HTML Slidy © de Dave Raggett, amélioré par Jean-Michel Inglebert.
Pour l’instant ce document est libre d’utilisation et géré par la Licence Creative Commons.
licence Creative Commons Paternité - Partage à l'Identique 3.0 non transposé.
N’hésitez pas à m’envoyer vos remarques en tout genre en m'écrivant ici.
Everything should be made as simple as possible, but not simpler.
Mon approche pédagogique repose sur plusieurs principes bien établis :
Par exemple certains diagrammes sont abordés plusieurs fois (comme le diagramme paramétrique). Le lecteur pourra avoir une impression de redite par moment. Sauf erreur de ma part (toujours possible!), c’est volontaire. En général les répétitions vont en niveau de précision, de détails et de complexité croissant.
Dans la mesure du possible, j’essaye de donner des exemples aux principes énoncés.
Les définitions ou autres affirmations sont tirées d’ouvrages de référence généralement citées.
J’aime réaliser une "carte" [1] qui sert à "placer" les différents concepts abordés. Il me semble que cela permet aux étudiants de raccrocher les nouveaux concepts aux précédents.
A part le chapitre d’UML à SysML, aucune connaissance particulière d’UML n’est nécessaire. Il s’agit d’un partie pris prenant en compte plusieurs points :
SysML , c’est :
bdd)
ibd)
par)
pkg)
seq)
act)
uc)
st)
SysML , c’est (suite):
req)
SysML , ce n’est pas :
Si vous utilisez cet ouvrage dans le cadre du bac STI2D qui a introduit depuis 2011 la notation SysML au programme, nous donnerons ici (bientôt) des conseils sur l’utilisation de ce cours [2].
L’objectif en STI2D n’est pas de former des spécialistes de SysML mais de permettre à tous d’apprendre une notation pour la modélisation de système qui se veut universelle. Il ne faut donc pas viser la complétude ou même demander trop de détails. La logique de la démarche de modélisation et l’importance de la communication devront primer.
L’exemple de système qui sera modélisé tout au long de ce livre en guise d’exemple est l’exemple d’un système de gestion et de supervision de crise. Les détails sont donnés en annexe (cf. Annexes).
Il existe un certain nombre d’autres exemple complets :
La matrice qui nous servira de "carte de base" pour placer les activités ou les modèles, sera celle-ci :
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
Dans un axe horizontal, j’ai différencié quatre grands points de vue :
Les exigences et leur prises en compte sont un éléments critique pour le succès du développement du système. Sans explorer l’ensemble des activités d’ingénierie système (ce qui nécessiterait tout un volume du type de [reqs]) nous insisterons beaucoup sur cet aspect qui est souvent à l’origine de l’intérêt de SysML .
La description de l’architecture et des éléments constitutifs du système, avec les blocs, leurs relations, organisations internes, etc. constituera un point de vue important. C’est souvent la partie de SysML qui pose le moins de problème aux débutants.
Le comportement d’un système est du point de vue de l’utilisateur final beaucoup plus important que la structure elle-même. C’est la partie qu’il est la plus à même d’exprimer, de comprendre (vos modèles) et de valider.
Un certains nombre de concepts sont transverses aux trois points de vue précédents. Il s’agira principalement de parler de cohérence entre les phases de développement ou entre les points de vue.
Dans un axe vertical, j’ai différencié quatre grandes phases du cycle de vie du développement :
Une étape indépendante du type de cycle de développement envisagé (en V, agile, etc.) mais qui concerne la mise en place d’un cadre de travail qui permette un développement de qualité (outils, éditeurs, gestionnaire de version, de tâches, etc.)
Cette phase vise plutôt à examiner le domaine du problème. Elle se focalise sur les cahiers des charges et les exigences. L’analyse débouche sur un dossier d’analyse qui décrit les grandes lignes (cas d’utilisation, architecture principale) du système.
Cette phase vise plutôt à examiner le domaine de la solution. Elle débouche sur un dossier de conception qui décrit les détails conceptuels de la solution envisagée (structure détaillée, comportement, etc.)
Cette phase traite des développements finaux (construction ou approvisionnement en matériel, développement de codes, etc.).
Enseignant en informatique, je me retrouve souvent à enseigner SysML à des informaticiens. D’où ce petit exposé sur mon opinion de la différence entre les deux "mondes".
Que ce soit généralement en terme de cycle de développement ou historiquement, l’Ingénierie Système arrive avant l’Ingénierie Logicielle. Les ingénieurs systèmes ont donc une longue expérience et des pratiques bien ancrées.
On parle de système complexe lorsque l’on a affaire à :
Toute la question que l’Ingénierie Système cherche à résoudre est : comment passer des exigences au système de la façon la plus efficace possible.
Pour cela l’Ingénierie Système est découpée en plusieurs analyses, chacune avec un but bien particulier :
Pour arriver à combler le gap entre le système à développer et ses spécifications.
Il existe un grand nombre de standards en Ingénierie Système . Cette section fera (bientôt) une revue de ces différents standards et organismes et de leur utilisation (IEEE, EIA, ISO, certification, NASA, INCOSE, AFIS, …).
Enfin, citons un rapport de 2010, le Rapport Potier, qui présente l'état des logiciels embarqués et qui sera utiles à ceux qui s’intéressent aux verrous technologiques liés à ce domaine.
L’Ingénierie Système génère beaucoup de documentation. Les processus de certification (par exemple dans l’aéronautique) sont encore basés sur des documents textuels.
Vue la complexité grandissante des systèmes, petit à petit cette ingénierie tente de passer d’une ingénierie centrée documents à une ingénierie centrée modèles. D’où l’importance de se poser la question des notations et langages pour réaliser et communiquer avec ces modèles (cf. [Notation]).
L’ingénierie des exigences est d’une importance capitale en Ingénierie Système . Nous renvoyons pour l’instant le lecteur au cours de Master qui précède ce cours.
Liens avec AADL, …
Liens avec la V&V
SysML n’est pas une méthode. En effet aucune démarche n’est imposée pour l’utilisation des diagrammes, l’ordre logique dans lesquels il vaut mieux les réaliser, etc. La spécification ne porte que sur la notation elle-même. D’où le pluriel dans le titre de cette section : il existe presque autant de méthodes que d’entreprise développant des systèmes. Nous nous contenterons de donner ici quelques heuristiques (cf. Annexe Considérations méthodologiques pour la présentation de quelques méthodes bien identifiées) :
Un diagramme ne doit pas être considéré comme définitif. Il peut être complété alors que l’on traite un autre aspect de la modélisation (exemple classique : ajout d’un nouveau block lors de la réalisation d’un diagramme de séquence). Quelque soit la démarche adoptée elle doit être itérative et permettre de revenir sur les premières étapes.
Bien intégrer les niveaux d’abstraction dans votre démarche. SysML possède certaines constructions pour formaliser cet aspect (Packages par exemple). Nous matérialisons cet aspect par la partie verticale de la matrice (cf. [Matrice]).
|
|
Bien intégrer les niveaux d’abstraction dans votre démarche. SysML possède certaines constructions pour formaliser cet aspect (Packages par exemple). Nous matérialisons cet aspect par la partie verticale de la matrice (cf. [Matrice]). |
N’essayez pas de réaliser tous les diagrammes possibles pour votre système. Réalisez uniquement ceux qui sont utiles à votre cas particulier.
Il existe une notation qui se veut "unifiée" pour les modèles : UML . Néanmoins cette notation est peu adaptée pour l’Ingénierie Système :
En conclusion UML est une bonne base :
Mais…
classe ou d'héritage par exemple)
|
|
Versions de la spécification de SysML
La version 1.0 du langage de modélisation SysML a été adoptée officiellement par l’OMG le 19 septembre 2007. Depuis, trois révisions ont été réalisées : |
American Systems, BAE Systems, Boeing, Deere & Company, EADS Astrium, Eurostep, Israel Aircraft Industries, Lockheed Martin, Motorola, NIST, Northrop Grumman, oose.de, Raytheon, Thales, …
Artisan, EmbeddedPlus, Gentleware, IBM, Mentor Graphics, PivotPoint Technology, Sparx Systems, Vitech, …
AP-233, INCOSE, Georgia Institute of Technology, AFIS, …
SysML n’est pas une palette de dessins et d'éléments de base servant à faire des diagrammes. Il existe une représentation graphique des éléments modélisés en SysML . Elle est importante car elle permet de communiquer visuellement sur le système en développement, mais du point de vue du concepteur, c’est le modèle qui importe le plus. C’est pourquoi nous vous recommandons de ne jamais "dessiner" des diagrammes SysML [3], mais d’utiliser des outils dédiés (cf. section [Outils]).
Pour ceux qui cherchent à étudier un diagramme en particulier voici un plan de cette section (nous utilisons ici le "plan" vu lors de l’introduction de la [Matrice]) :
| Requirements, cf. [reqs] | Structure, cf. [archi] | Comportement, cf. [behavior] | Transverse, cf. [transvers] | |
|---|---|---|---|---|
Organisation, cf. [orga] |
|
|
|
|
Analyse, Conception, Implémentation [4] |
|
|
|
|
Il existe un certain nombre d’outils permettant de réaliser des modèles SysML. Voici une liste non exhaustive :
Vous trouverez sur Internet des comparatifs et des avis à jour sur les outils.
Ce que je voudrai souligner ici c’est l’importance du modèle comme "dépôt" (je préfère le terme anglais de repository) d'éléments de base en relation les uns avec les autres. C’est toute la différence entre le dessin et le modèle.
|
|
Attention toutefois à ne pas confondre ce que vous permet (ou pas) de faire l’outil et la notation elle-même. Les fabricants ont parfois pris des libertés ou bien n’ont pas complètement implémenté toutes les subtilités de la notation. |
Abordons quelques principes généraux de SysML .
req, act, bdd, ibd, sd, etc.)
Dans l’exemple ci-dessous, le diagramme "Context_Overview" est un Block Definition Diagram (type bdd) qui représente un
package, nommé "Context".
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
On abordera :
|
|
Espace de nommage
Dans un package, on n’a pas à se soucier des noms des éléments. Même si d’autres utilisent les mêmes noms, il n’y aura pas ambiguité. |
Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération (cf. [organisation]). Le mécanisme qui permet de les organiser est le package (paquetage).
Il existe plusieurs types de package :
un package "top-level" dans une hiérarchie de package
le type le plus classique : un ensemble d'éléments de modèles
un package prévu pour être réutilisé (importé) par d’autres éléments
un package spécial pour représenter les points de vue
Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération :
Un package est un espace de nommage pour tous les éléments qu’il contient.
|
|
Dans les outils SysML , vous pouvez demander à voir les noms complets (Qualified names)
des éléments, c’est à dire le nom de l'élément prefixé par son (ou ses) package(s)
(e.g., |
Un certain nombre de dépendances peuvent exister entre des éléments de package ou entre les packages eux-mêmes :
une dépendance "générale", non précisée,
représentée par une simple flèche pointillée ----->
l'élément "utilise" celui à l’autre bout de la flèche (un type par exemple),
représentée par le stéréotype ≪ use ≫
l'élément est un raffinage (plus détaillé) de celui à l’autre bout de la flèche,
représentée par le stéréotype ≪ refine ≫
l'élément est une "réalisation" (implémentation) de celui à l’autre bout de la flèche,
représentée par le stéréotype ≪ realize ≫
l'élément (e.g., une activité ou un requirement) est "alloué" sur celui à l’autre bout de la flèche (un block la plupart du temps),
représentée par le stéréotype ≪ allocate ≫
SysML propose un certain nombre de mécanismes pour organiser les différents modèles, tirés pour la plupart d’UML .
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
On abordera :
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
|
|||
Analyse |
|
|||
Conception |
|
|||
Implémentation |
|
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
On abordera :
En résumé…
Pour réviser…
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
On abordera :
En résumé…
Pour réviser…
| Requirements | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation |
||||
Analyse |
||||
Conception |
||||
Implémentation |
On abordera ici les aspects transversaux comme :
En résumé…
Pour réviser…
Nous allons aborder le développement complet de notre exemple fil rouge en suivant une démarche classique et simple (utilisée par exemple dans [SeeBook2012], où proche de la démarche globale enseignée dans nos cous de DUT Informatique, ou encore proche des documents de référence en la matière [HAS2012], [KAP2007],[FIO2012]) :
Nous partirons du modèle des exigences produit initialement. Mais avant tout, parlons outils.
Nous sommes des défenseurs des principes [DRY] et [TDD]. Nous allons donc réaliser nos diagrammes dans un outil et non "à la main" (de simples dessins).
Nous choisissons ici l’outil TOPCASED pour des raisons que nous expliquerons ailleurs. La version utilisée pour réaliser les exemples de cette section
est la version 5.2.
Un outil SysML seul ne suffit pas (cf. Outillage). Il faut penser à la documentation (cf. Génération de doc).
Il existe de nombreux outils SysML . Nous renvoyons le lecteur sur le site de SysML-France pour des informations sur les dernières versions des outils.
Fortement liée aux outils, la possibilité d’animer les modèles ou encore d’effectuer des simulations est une exigence de plus en plus forte des ingénieurs systèmes.
Il existe de nombreuses possibilités. Citons par exemple :
L’outil RTaW propose, via génération de code VHDL de simuler les modèles. Voir une démonstration
ici.
L’outil Rhapsody possède une interface très pratique pour faire du prototypage rapide.
Voir mon tutoriel (en anglais) disponible ici.
L’outil Artisan permet également de faire de l’animation de modèles.
Il s’agit ici de décrire le contexte et d’identifier les principaux cas d’utilisation du système.
Chaque cas d’utilisation sera précisé (seq et act).
Les données métier seront alors identifiées pour construire le modèle d’architecture logique (bdd et ibd) complété par la description des comportements complexes (st).
Enfin le modèle d’architecture physique permettra de déterminer les aspects déploiement et constructions physiques d'équipements/
Afin de consolider les différents modèles, les liens de traçabilité qui n’auront pas été déjà décrit [5] seront rajoutés en insistant sur les liens :
Nous insistons dans l’ensemble de nos formations sur les approches test-driven, alors nous montrons dans cette section comment participer à la qualité du développement d’un système en formalisant (par exemple avec des diagrammes de séquence de scénarios à éviter) les test et les jeux de test.
La plupart des ouvrages sur un langage enseignent les éléments de ce langage, comme nous l’avons fait à la partie précédente. Nous allons ici partir du principe inverse : comment modéliser tel ou tel partie ou vue de mon système avec SysML. Un peu à la manière des ouvrages du type Cookbook, nous allons donner une liste non exhaustives de recettes. Les choix des éléments de modélisation sont arbitraires ou tirés de discussions (comme ce sera mentionné si c’est le cas).
C’est conseillé. Un block System permet de raccrocher tous les éléments qui le composent à un même niveau.
Dans l’exemple ci-dessous le système (le bloc Pacemaker) est lui-même un simple composant d’un élément de plus haut niveau : le contexte du système (le bloc Context) qui relie alors le système à son environnement.
Voir aussi la section [contexte].
Un diagramme d'état peu modéliser les différents modes et les événements qui produisent les changements de mode.
Mérite une section ??
Exemples de démarche autour de SysML , lien avec la section Méthodes.
Reprendre ici les questions des chapitres (à organiser en fichiers!).
Un quizz en ligne est disponible ici (me contacter pour le mot de passe).
En voici une capture d'écran :
L’ensemble des questions du quizz a été généré à partir de ce fichier quizz (qui contient les réponses).
Voici un petit exercice (en anglais pour l’instant, désolé) pour changer :
seq
A
DELEGATION C
S T
Y QUALIFIED
N V
R COMPOSITION
M E H T A
E Q R Y M
PSEUDOSTATES E
S I N S
A R OPERATION P
G E U M A
E M S N G C
E I E
TRANSITION INCOSE
T E
Un point sur les évolutions de SysML .
Un point sur comment aborder SysML quand on vient d’UML .
Quelques exemples de sujet propice au développement SysML.
Cette Frequently Asked Question a été construite par expérience, en regroupant les questions des étudiants durant mes différentes interventions. J’ai aussi ajouté des questions souvent rencontrées dans les journées organisés par SysML-France.
|
|
Voir aussi cette FAQ très bien faite. |
Cette FAQ peut servir de base à la révision d’examens (cf. aussi [Exos]).
Verson 1.3 and here is the specification link: http://www.omg.org/cgi-bin/doc?formal/10-06-02.
Notable changes in Version 1.2 of SysML include:
|
|
The SysML v1.3 Revision Task Force led by Roger Burkhart and Rick Steiner is continuing to work on proposed improvements to SysML based on feedback from the systems modeling community. |
In the details or the definition of the Flow Item.
{strict} keyword means for profile application?No other meta-elements than the one in the applied profile were used (e.g., you can use a tool supporting the profile with confidence).
The semantics of UML profiles ensure that when a user model “strictly” applies the SysML profile, only the UML metaclasses referenced by SysML are available to the user of that model. If the profile is not “strictly” applied, then additional UML metaclasses that were not explicitly referenced may also be available.
private, public, …) means for a block?As any model elements, the visibility of a block describes how it can be imported outside its namespace.
|
|
It depends on the tool support for visibility controls to use this feature. |
In a self transition the exit and the the entry events are trigered.
No. The History pseudostate (H) is indicated inside a composite state and means that when back in this superstate, the machine goes back to its last active state.
Quelques autres questions que je laisse à votre sagacité :
Dernière MAJ : 06/11/2012 - 23:18:17 CET
Document généré par Jean-Michel Bruel via AsciiDoc (version 8.6.8) de Stuart Rackham.
La version présentation a été générée en utilisant W3C HTML Slidy © de Dave Raggett, amélioré par Jean-Michel Inglebert.
Pour l’instant ce document est libre d’utilisation et géré par la Licence Creative Commons.
licence Creative Commons Paternité - Partage à l'Identique 3.0 non transposé.
Les références…
[FIO2012] Fiorèse S., Meinadier J., Découvrir et comprendre l’ingénierie système, AFIS 2012.
[HAS2012] Haskins C., SE Handbook Working Group, INCOSE Systems Engineering Handbook: Version 3.2.2, International Council on Systems Engineering, 2012.
[KAP2007] Kapurch S., NASA Systems Engineering Handbook, 2007 (pdf).
[REQ2012] Guide Bonnes Pratiques en Ingénierie des Exigences, AFIS 2012.
[Roques2010] Pascal Roques. SysML par l’exemple - Un langage de modélisation pour systèmes complexes. Eyrolles. a acheter ici.
[SysML] OMG. Systems modeling language version 1.3. Technical report, 2012.
[taoup] Eric Steven Raymond. The Art of Unix Programming. Addison-Wesley. ISBN 0-13-142901-9.
[Walsh1999] Norman Walsh & Leonard Muellner. DocBook - The Definitive Guide. O’Reilly & Associates. 1999. ISBN 1-56592-580-7.
|
|
Ressources
Les définitions ci-dessous sont regroupées à titre indicatif. Les sources utilisées sont :
|
Don’t Repeat Yourself : Un bon principe qui veut qu’on évite de répéter des tâches manuelles (comme les tests) en utilisant plutôt des scripts et des programmes.
International Council on Systems Engineering : une organisation fondée en 1990 pour faire avancer les technologies d’Ingénierie Système .
Integrated Product Team : une équipe classique en développement système.
Object Management Group : L’organisme international chargé des principales normes liés à l’objet (CORBA, UML, etc.).
Test Driven Development : Développements dirigés par les tests. On écrit les tests avant d'écrire le code. On travaille son code tant que les tests ne passent pas.
Technology Readiness Level : système de mesure employé par des agences gouvernementales américaines et par de nombreuses compagnies (et agences) mondiales afin d'évaluer le niveau de maturité d’une technologie (cf. Wikipedia).
System Modeling Language ™ : le langage de modélisation de systèmes maintenu par l’OMG.